2021 Fiscal Year Annual Research Report
A Hybrid Trapped Field Magnet Lens (HTFML): concept and realization
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19K05240
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
藤代 博之 岩手大学, 学長・副学長等, 理事 (90199315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 智之 岩手大学, 理工学部, 教授 (40311683)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超伝導バルク磁石 / 磁束ピン止め効果 / 磁気収束効果 / 擬似微小重力 / 磁気レンズ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
REBaCuO系超電導バルク磁石は、「磁束ピン止め効果」を用いてバルク中に15 T以上の強磁場を捕捉でき、医療分野などへの新しい応用が始まっている。一方、超電導コイル磁石が作る磁場を、「磁気収束効果」を用いて内部に設置する超電導バルクで作製された磁気レンズにより磁束線を収束し、強磁場を実現する磁場収束レンズの研究が行われているが、外部磁場をゼロにするとその効果は失われる。本研究ではこの２つの効果を併せ持つ新しいハイブリッド型超電導バルク磁石レンズ（HTFML）において、着磁磁場より大きな磁場を持続的な発生の実証実験と、擬似微小重力環境を実現する新しい超伝導バルク磁石(HG-TFM)の提案、シミュレーション解析と実証実験を行い、以下の結果を得た。
１）電磁界及び応力解析シミュレーションによるHTFML構造の最適化を行った。また着磁中の超電導体の破壊を防ぐ機械的補強の最適化設計を応力解析シミュレーションにより行った。
２）GdBaCuOレンズ、MgB2円筒を用いたHTFML実証実験により、着磁磁場2.0 Tで3.55 Tの磁場を持続的に補足することを確認した。さらに、GdBaCuOレンズとGdBaCuO円筒を用いて、”lose contact method”により着磁磁場7 Tで9.8 Tの定常磁場を実現した。HTFML構造は印加磁場よりも大きな捕捉磁場の実現以外に、非常に大きな磁場勾配を実現することを数値シミュレーションで明らかにした。
３）GdBaCuO円筒バルクとGdBaCuOスリットバルクを組み合わせ、水滴の磁気浮上も可能な非常に大きな磁場勾配を実現する高勾配超電導バルク磁石(HG-TFM)を提案し、電磁界及び応力解析シミュレーションによる構造の最適化を行った。さらにHG-TFMの実証実験を行い、磁気力場が-1930 T2/mという水滴の磁気浮上も可能な大きな磁場勾配を得た。
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